JP4857022B2

JP4857022B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4857022B2
Application number: JP2006130921A
Authority: JP
Inventors: 健司鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-05-10
Also published as: JP2007304223A

Description

本発明は、複数の回転可能な像担持体を有し、該像担持体に形成した像をベルト部材又はベルト部材に担持された転写材に順次転写して画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置にあっては、近年は像担持体である感光体ドラムに中間転写体を用いた中間転写方式が多くなりつつある。例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して配置された４個の感光体ドラム上にそれぞれトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルトに順次一次転写してカラー画像を形成する。そして、このカラー画像を二次転写部において転写材に転写し、該転写材のトナー像を定着して装置外へ排出するものである（特許文献１）。

このような画像形成装置にあっては、複数の感光体ドラムに中間転写ベルトを介在して、一次転写ローラが圧接されている。そして、感光体ドラムと中間転写ベルトは同一の駆動源もしくは別の駆動源により駆動伝達されており、それぞれ所定の速度で回転・走行されている。

特開２０００−３４７５１９号公報

上記従来の画像形成装置では、感光体と中間転写ベルトが非常に精度良く回転・走行されていたとしても、感光体と中間転写ベルトのニップ部（一次転写部）での各々の周速にズレが生じ、色ずれ、バンディング等の画像不良を発生させることがあった。その原因は、感光体の外径精度／フレ精度、中間転写ベルトの厚みムラ、中間転写体の駆動ローラの外径精度、駆動伝達手段のガタ、精度等であった。

このような色ずれ等の画像不良は特に高画質を要求されている画像形成装置においては、大きな問題となってきている。そこで、上記問題を解決するため、感光体を中間転写ベルトに対して従動駆動とすることが提案されている。これにより、感光体と中間転写ベルトのニップ部（一次転写部）での各々の周速を一定にし、色ずれ、バンディング等の画像不良のない高品位の画像を形成するものである。

しかし、トナーが介在する感光体と中間転写ベルトのニップ部で安定して従動回転させるためには、通常の独立駆動のタイプと比較して、数倍の当接圧で加圧されている必要がある。そのため、ゴムや発砲ウレタンといった弾性体でできた一次転写ローラにかかるストレスは大きく、通常の独立駆動のタイプと比較して一次転写ローラの耐久性が劣るという問題があり、装置本体のランニングコストを上昇させていた。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、像担持体をベルト部材に従動回転させる画像形成装置において、転写ローラの耐久性を向上させた画像形成装置を提供するものである。

本発明の他の目的は、高品位の画像を形成しつつランニングコストを押さえることが可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、複数の回転可能な像担持体を有し、それぞれの前記像担持体を圧してそれぞれの前記像担持体に形成された像をベルト部材又はベルト部材に担持された転写材に順次転写する転写ローラとを備えて、前記像担持体は前記ベルト部材の回転に従動回転する画像形成装置において、前記像担持体又は前記転写ローラの累積回転数を検出する累積回転数検出手段を備えて、前記複数の像担持体に対する前記転写ローラの圧力は、前記ベルト部材の回転方向最上流の転写ローラの圧力が最も低く、最下流の転写ローラの当接圧が最も高く設定されており、前記累積回転数検出手段が設定した入れ替え累積回転数を検出したときに、表示部に前記ベルト部材の回転方向最上流側の転写ローラと最下流側の転写ローラの入れ替えを促す表示をすることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体従動タイプの画像形成装置において、転写ローラの当接圧を上流側は小さくできるので、複数の転写ローラを入れ替えることによりトータル耐久性は向上し、画像形成装置本体のランニングコストを押さえるができる。また、上流側の転写ローラの当接圧を低くすることにより像担持体へのストレスが減り、像担持体の偏芯等によるピッチずれの影響を抑制することができる。このため、バンディングや色ずれに対しても強い高品位の画像を形成する画像形成装置を提供できる。また、像担持体又は転写ローラの累積回転数を検出し、その結果により最上流側の転写ローラと最下流側の転写ローラの入れ替えを促すことで、転写ローラのトータルの部品寿命を延ばし、新品への交換時期が早まるのを抑制することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

［画像形成装置の全体構成］
まず、図１により画像形成装置の全体構成について画像形成動作とともに簡単に説明する。本実施形態の画像形成装置は電子写真方式によってカラー画像を形成するものである。

画像形成手段は４つの画像形成ステーションが略水平に配置され、図１の右よりブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナー像を形成する画像形成ステーションＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄが配置されている。各画像形成ステーションはトナーの色が異なる以外は同じ構成である。そこで、以下、個別に特定する場合を除き、図面に付している符号ａ，ｂ，ｃ，ｄを省略して説明する。

それぞれの画像形成ステーションＵには像担持体としての感光体ドラム４の周囲に一次帯電器７、現像装置３、ドラムクリーナ６が配置されている。また、前記感光体ドラム４の上方には画信号に応じてレーザ光を照射するスキャナユニット10が配置されている。

また、各感光体ドラム４に当接するようにベルト部材である中間転写ベルト56が回転可能に設けられ、この中間転写ベルト56を挟んで各感光体ドラム４の対向位置に一次転写ローラ51が設けられている。

中間転写ベルト56は駆動ローラ54、従動ローラ55及び二次転写内ローラ52に掛け渡され、画像形成時には駆動ローラ54の駆動によって図１の時計回り方向に回転する。感光体ドラム４は前記中間転写ベルト56の回転に従動して回転する。

画像形成に際しては、中間転写ベルト56の回転に伴って回転する感光体ドラム４の表面が一次帯電器２によって一様に帯電される。この感光体ドラム４にスキャナユニット３から画信号に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成され、この潜像が現像装置４によってトナー現像されて可視像化される。

前記トナー像は一次転写ローラ51へのバイアス印加によって中間転写ベルト56に一次転写される。そして、各画像形成ステーションによって形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが中間転写ベルト56に重ねられて転写されることでカラー画像が形成される。このカラー画像が二次転写部において二次転写外ローラ53へのバイアス印加により、給送カセット12からピックアップローラ81、搬送ローラ82によって搬送される転写材Ｓに二次転写されて画像記録される。

そして、トナー像が転写された記録材は、定着装置14に導かれ、熱及び圧力が印加されてトナー像が転写材Ｓに定着された後、装置外へ排出される。

ここで、前記感光体ドラム４は中間転写ベルト56の回転に伴って従動回転し易いように、回転軸部をボールベアリング等回転抵抗の少ない軸受にて保持されている。そして、図２に示すように、中間転写ベルト56の駆動は感光体ドラム４ａの直下流に配置された駆動ローラ54により行わる。このように、駆動ローラ54が感光体ドラム４ａの直下流にあるので、感光体ドラム４とのニップ部は中間転写ベルト56が張り側になるので、感光体ドラム４と中間転写ベルト56の位置関係が合い、色ずれ・バンディング等の画像不良が発生し難くなっている。

また、中間転写ベルト56に圧接して従動回転する一次転写ローラ51も両端はボールベアリング等回転抵抗の少ない軸受にて保持されている。このため、中間転写ベルト56に不必要なストレスをかけずにすみ、感光体ドラム４と中間転写ベルト56の位置関係が安定する。各色のステーションピッチ（各色の一次転写ローラ51間距離）は部品精度等で、若干ずれてしまうので、初期調整および定期調整にてレーザーの露光タイミングを調整して各色合わせている。この調整をしておけば、感光体ドラム４は中間転写ベルト56に対して従動するので、感光体ドラム４上のトナー画像を中間転写ベルト56上に忠実に再現できる。よって、駆動ローラ54を駆動するモータのみを精度よく回転させることにより、色ずれ、バンディング等の画像不良のない高品位の画像を形成することが可能となる。

［転写ローラの加圧力］
次に、一次転写ローラ51の加圧力について説明する。図３はブラックの感光体ドラム４ａ付近の斜視説明図である。図３において、感光体ドラム４の回転軸41と一次転写ローラ51の回転軸60は、ドラムユニット側板101，102上にボールベアリング軸受42，61にて支持されている。つまり、中間転写ベルト56を介在させた感光体ドラム４に対する一次転写ローラ51の当接圧は侵入量で管理されている。なお、本実施形態での当接圧は、すべて線圧や面圧ではなく、トータル加圧力である総圧を示す。

各画像形成ステーションの感光体ドラム軸と一次転写ローラ軸の距離は、中間転写ベルト56の回転方向下流側からＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄとしたとき、各々の距離の関係はＬａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄとなるように構成されている。すなわち、感光体ドラム軸と一次転写ローラ軸の距離は中間転写ベルト56の回転方向最上流側が最も大きく、下流へいくに従って小さくなる。

このため、前記距離の差により各感光体ドラム４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと一次転写ローラ51ａ，51ｂ，51ｃ，51ｄの当接圧が変わり、それぞれの当接圧Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、ＰｄはＰａ＞Ｐｂ＞Ｐｃ＞Ｐｄとなるように構成されている。即ち、４個の感光体ドラム４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに対する前記転写ローラ51ａ，51ｂ，51ｃ，51ｄの当接圧は、中間転写ベルト56の回転方向最上流の転写ローラ51ｄの当接圧が最も低く設定されている。そして、下流にいくに従って順次当接圧が高くなるように設定され、最下流の転写ローラ51ａの当接圧が最も高くなるように設定されている。

なお、中間転写ベルト56の回転方向最上流の一次転写ローラ51ｄの当接圧Ｐｄは、中間転写ベルト56に１色のトナーがのった際に中間転写ベルト56と感光体ドラム４ｄが滑らない設定である。同様に、中間転写ベルト56の回転方向最下流の一次転写ローラ51ａの当接圧Ｐａは、中間転写ベルト56に４色のトナーがのった際に中間転写ベルト56と感光体ドラム４ａが滑らない設定である。

トナーの種類、ドラム表面層の材質、中間転写ベルト56の材質、一次転写ローラ51の材質・硬度によって、感光体ドラム４を中間転写ベルト56に従動させるための当接条件は異なる。一例として本実施形態においては、感光体ドラム４はＯＰＣドラム、トナーはポリエステル系重合トナー、中間転写ベルト56の材質はポリイミド、一次転写ローラ51の材質はＮＢＲ（アクリルニトリルブタジエンゴム）、硬度はアスカーＣにて35度である。そして、各一次転写ローラ51ａ，51ｂ，51ｃ，51ｄの当接圧Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、中間転写ベルト56の回転方向上流側から順に、Ｐｄ＝40Ｎ、Ｐｃ＝60Ｎ、Ｐｂ＝80Ｎ、Ｐａ＝100Ｎと設定している。

一次転写ローラ51の耐久寿命は当接圧Ｐにほぼ反比例し、40Ｎでは100Ｎの約2.5倍の寿命となる。よって、従来はすべての画像形成ステーションの一次転写ローラ51を当接圧の高い100Ｎに合わせていたため寿命が短かった。しかし、本実施形態にあっては途中で最下流の一次転写ローラ51ａと最上流の一次転写ローラ51ｄ、２番目に下流の51ｂと２番目に上流の51ｃを入れ替える（ローテーション）することにより、トータルの部品寿命は従来の約1.75倍となる。つまり、従来の一次転写ローラ51の交換枚数を例えば100Ｋ（10万）枚とすると、ローテーションの時期は87.5Ｋでやってくるが、新品の一次転写ローラ51への交換は175Ｋで済むのである。

（100Ｋ＋250Ｋ）／２＝175Ｋ

100Ｋ：最下流の感光体ドラム４ａの当接圧100Ｎ時の寿命

250Ｋ：最上流の感光体ドラム４ｄ当接圧40Ｎ時の寿命

また、特に上流側の一次転写ローラ51の当接圧が高いと、一次転写ローラ51の圧力による感光体ドラム４の偏芯の影響が下流側にいくにしたがって累積的に影響を与え、色ずれ等を発生させる場合がある。しかし、本実施形態では上流側ほど当接圧が低くなっているので、この累積誤差が小さく済み、画像も安定する。

なお、上記のローテーション時期、新品への交換時期は上記説明ではわかりやすいように記録枚数で示した。しかし、その枚数はおおよその数値であって、実際には一次転写ローラ51（もしくは感光体ドラム４）の累積回転数で決まってくる。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、累積回転数検出手段として感光体ドラム４ａに反射板４ａｆを付け、光学センサユニット110により感光体ドラム４ａの回転数をカウントするように構成している。

そして、累積回転数検出手段が予め設定した入れ替え累積回転数を検出すると、操作部上の表示部に一次転写ローラ51のローテーションを促すメッセージを表示する。そして、ローテーション後さらに同じ回転数まで達し、累積回転数検出手段が予め設定した交換累積回転数を検出すると、こんどは表示部に一次転写ローラ51の新品への交換を促すメッセージを表示するように構成している。

これにより、一次転写ローラ51の入れ替え時期、あるいは新品との交換時期を簡単に知ることができる。

なお、本実施形態においては、一次転写ローラ51の当接圧Ｐを感光体ドラム４に対する一次転写ローラ51の進入量で管理する例を示した。しかし、図４に示すように、加圧バネ51ｓにより当接圧を管理するように構成してもよい。これは中間転写ベルト56を介した各感光体ドラム４に対する一次転写ローラ51の圧接に同一の圧縮バネ51ｓを用い、このバネ51ｓの圧縮量を調整することにより各一次転写ローラ51の当接圧Ｐを管理するものである。このようにすれば、バネ51ｓの圧縮量の調整は感光体ドラム４の回転軸と一次転写ローラ51の回転軸の軸間距離を調整する場合よりも容易になし得るので、当接圧の設定が容易となる。

また、前述した実施形態では感光体ドラム４に形成したトナー像をベルト部材である中間転写ベルト56に一次転写し、その一次トナー像を搬送される転写材Ｓに二次転写する画像形成装置を例示した。しかし、本発明のベルト部材は転写材Ｓを静電吸着等して搬送する転写材搬送ベルトであってもよい。すなわち、複数の感光体ドラムに対向して転写材搬送ベルトを回転可能に配置し、この転写材搬送ベルトを介して各感光体ドラムに転写ローラを圧接させる。そして、転写材搬送ベルトに静電吸着等して搬送される転写材に各感光体ドラムで形成したトナー像を順次転写して画像形成する。このような画像形成装置における転写ローラの当接圧を前述した実施形態と同様に設定することにより、転写ローラの寿命を延ばすことが可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと一次転写ローラの斜視説明図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと一次転写ローラの当接圧の説明図である。本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと一次転写ローラの当接圧を設定する説明図である。

符号の説明

Ｓ …転写材
Ｕ …画像形成ステーション
３ …現像装置
４ …感光体ドラム
４ａｆ …反射板
６ …ドラムクリーナ
７ …一次帯電器
12 …給送カセット
14 …定着装置
41 …回転軸
42，61 …ボールベアリング軸受
51 …一次転写ローラ
51ｓ …加圧バネ
52 …二次転写内ローラ
53 …二次転写外ローラ
54 …駆動ローラ
55 …従動ローラ
56 …中間転写ベルト
60 …回転軸
82 …搬送ローラ
101，102 …ドラムユニット側板
110 …光学センサユニット

Claims

複数の回転可能な像担持体を有し、それぞれの前記像担持体を圧してそれぞれの前記像担持体に形成された像をベルト部材又はベルト部材に担持された転写材に順次転写する転写ローラとを備えて、前記像担持体は前記ベルト部材の回転に従動回転する画像形成装置において、
前記像担持体又は前記転写ローラの累積回転数を検出する累積回転数検出手段を備えて、
前記複数の像担持体に対する前記転写ローラの圧力は、前記ベルト部材の回転方向最上流の転写ローラの圧力が最も低く、最下流の転写ローラの当接圧が最も高く設定されており、前記累積回転数検出手段が設定した入れ替え累積回転数を検出したときに、表示部に前記ベルト部材の回転方向最上流側の転写ローラと最下流側の転写ローラの入れ替えを促す表示をすることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載された画像形成装置において、前記累積回転数検出手段が設定した交換累積回転数を検出したときに、表示部に前記転写ローラの交換を促す表示をすることを特徴とする画像形成装置。